JP7038913B1 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は実施の形態1に係る半導体レーザ装置の断面構造を示す図である。図2~図5は、それぞれ図1の半導体レーザ装置の製造方法を示す図である。図6は図1の活性層の断面構造を示す図であり、図7は図6の井戸層の配置を示す図である。図8は図1の活性層のエネルギーバンド構造を示す図であり、図9は図1の活性層の格子定数差を示す図である。図10は図1の活性層の格子定数を示す図であり、図11は図1の活性層における井戸層の格子定数の例を示す図である。実施の形態1の半導体レーザ装置50は、半導体基板1と、井戸層13及び障壁層14が交互に積層された多重量子井戸構造の活性層3と、を備えている。多重量子井戸構造の活性層3は歪が補償されており、多重量子井戸構造の活性層3は歪補償多重量子井戸構造の活性層3でもある。
SLb<SLs≦SLw ・・・(1)
SLwc<SLwp ・・・(2)
ε=(SLm-SLs)/SLs ・・・(3)
ここで、格子定数SLmは、対象材料の格子定数である。
ε1=(SLb-SLw)/SLb ・・・(4)
式(4)に基づいて、図9に示した格子定数差を有する活性層3の歪量ε1を計算すると次のようになる。中央部の井戸層13aの歪量ε1は-0.55%であり、周辺部の井戸層13b、13cの歪量εは-1.30%である。非特許文献1、2では符号の-を付けずにA%の圧縮歪と表現しているので、非特許文献1、2と同じ表現では、中央部の井戸層13aは0.55%の圧縮歪を有し、周辺部の井戸層13b、13cは1.30%の圧縮歪を有しているということになる。実施の形態1の半導体レーザ装置50は、中央部の井戸層13aと共に周辺部の井戸層13b、13cにおいても非特許文献1、2の半導体レーザ装置よりも圧縮歪を低減できるので、活性層3の井戸層13の数を5より大きくして特性の低下を抑制しながら、製造ばらつき等によりミスフィット転位すなわち欠陥を特許文献1、2の半導体レーザ装置よりも低減することができる。
図12は、実施の形態2に係る半導体レーザ装置の第一例の要部の断面構造を示す図である。図13は図12の活性層の格子定数差を示す図であり、図14は図12の活性層の格子定数を示す図である。図15は、実施の形態2に係る半導体レーザ装置の第二例の要部の断面構造を示す図である。図16は図15の活性層の格子定数差を示す図であり、図17は図15の活性層の格子定数を示す図である。図18は、図15の活性層における井戸層の格子定数の例を示す図である。実施の形態2の半導体レーザ装置50は、実施の形態1の半導体レーザ装置50とは、歪補償多重量子井戸構造の活性層3における他の井戸層13すなわち第二の井戸層13b及び第三の井戸層13cの格子定数SLwpよりも小さい第一の井戸層13aが2つ以上である点で異なる。実施の形態1の半導体レーザ装置50と異なる部分を主に説明する。
図19は、実施の形態3に係る半導体レーザ装置の要部の断面構造を示す図である。図20は図19の活性層のエネルギーバンド構造を示す図であり、図21は図19の活性層の格子定数を示す図である。実施の形態3の半導体レーザ装置50は、実施の形態1の半導体レーザ装置50とは、活性層3において中央部の井戸層13aが無く、活性層3において中央部に膜厚がtb1の障壁層14が配置され、活性層3における他の障壁層14の膜厚tb2が膜厚tb1より薄くなっている点で異なる。実施の形態1の半導体レーザ装置50と異なる部分を主に説明する。
Claims (5)
- 半導体基板と、井戸層及び障壁層が交互に積層された多重量子井戸構造の活性層と、を備えた半導体レーザ装置であって、
前記障壁層は、前記半導体基板よりも小さな格子定数を有しており、
少なくとも1つの前記井戸層は、前記半導体基板の格子定数以上の格子定数である第一格子定数を有しており、
他の前記井戸層は、前記半導体基板よりも大きな格子定数であって、前記第一格子定数よりも大きい格子定数を有しており、
前記第一格子定数を有する前記井戸層は、前記活性層における積層方向の中央部に配置されており、
他の前記井戸層の格子定数と前記第一格子定数との差は8.8pm以下であり、
前記井戸層は、
材料がAlGaInAsであり、膜厚が4から6nmであり、
前記障壁層は、
材料がAlGaInAsであり、膜厚が6から10nmであり、
前記井戸層の層数は10から13であり、前記障壁層の層数は前記井戸層の層数よりも1つ少ない数であり、
前記第一格子定数を有する前記井戸層の歪量は、
中央値が0.153%であり、最小値が0.000%であり、最大値が0.307%であり、
他の前記井戸層の歪量は、
中央値が0.903%であり、最小値が0.307%であり、最大値が1.499%であり、
前記障壁層の歪量は、
中央値が-0.392%であり、最小値が-1.193%であり、最大値が0.409%である、
半導体レーザ装置。 - 前記第一格子定数を有する前記井戸層よりも前記半導体基板側に配置された前記井戸層の数は、前記第一格子定数を有する前記井戸層よりも前記半導体基板から離れる側に配置された前記井戸層の数と同じである、請求項1記載の半導体レーザ装置。
- 前記第一格子定数と前記半導体基板の格子定数である基板格子定数との差は、前記基板格子定数と前記障壁層の格子定数との差よりも小さい、請求項1または2に記載の半導体レーザ装置。
- 前記第一格子定数を有する前記井戸層は1つである、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。
- 前記第一格子定数を有する前記井戸層は2つ以上である、請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体レーザ装置。
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